BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Tembaga atau cuprum dalam tabel periodik yang memiliki lambang Cu dan nomor atom 29.Tembaga ditemukan baik sebagai tembaga murni atau sebagai bagian dari mineral. Tembaga sangat langka dan jarang sekali diperoleh dalam bentuk murni. Tembaga mudah didapat dari mineralnya, seperti: cuprite (Cu2O, 88,8% Cu), malachite (Cu2(OH)2CO3, 57,3% Cu), azurite, chalcopyrite (CuFeS2), 34,5% Cu), chalcosite (Cu2S, 79,8% Cu), Covellite (CuS), enargit (Cu3AsS4), dan bornite (Cu5FeS4), dan yang paling banyak ditemukan adalah dalam bentuk sulfurnya yaitu kalkopirit
Dalam dunia pertambangan, Indonesia dikenal sebagai negara yang kaya dengan kandungan mineral yang melimpah. Cadangan tembaga Indonesia sekitar 4,1% dari cadangan tembaga dunia, dan merupakan peringkat ke-7 sedangkan dari sisi produksi adalah 10,4% dari produksi dunia dan merupakan peringkat ke-2. Daerah-daerah penghasil tembaga di Indonesia diantaranya adalah Cikotok, Jawa Barat; Kompara, Papua; Sangkarapi, Sulawesi Selatan; dan Tirtamaya, Jawa Tengah. Selain itu, terdapat juga di daerah Jambi dan Sulawesi Tengah.
Metode penambangan tembaga yang umumnya digunakan adalah metode penambangan open pit mining danopen cast mining karena karakteristik endapannya yang dekat permukaan dengan biaya operasional rendah.
Tembaga memiliki banyak kegunaan, alat-alat elekronik yang umum kitagunakan sehari-hari semuanya memiliki komponen dari tembaga. Dengankata lain, sadar atau tidak tembaga telah menjadi salah satu logam yangmenjadi bagian dari kehidupan kita sehari-hari.
Sebagai mahasiswa pertambangan, harus mengetahui metode penambangan tembaga, genesa tembaga maupun cadangan tembaga yang ada. Makalah ini dibuat sebagai salah satu tugas matakuliah tambang terbuka, selain itu untuk menambah
wawasan mengenai mineral tembaga secara umum, karena akan membahas tentang hal-hal umum mengenai tembaga, genesa tembaga, metode penambangan hingga pengolahan tembaga.
B. Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut:
1. MelengkapiTugas Matakuliah Tambang Terbuka yang diajarkan oleh Drs.Sumarya,MT.
2. Sebagai pembelajaran dan penambahan informasi mengenai mineral tembaga secara mendalam.
3. Mengetahui hal-hal yang berhubungan dengan mineral tembaga, dimulai dari genesa tembaga, metode penambangan dan pengolahan tembaga.
C. Manfaat Penulisan
Adapun manfaat dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut: 1. Manfaat Praktis
Bagi penulis, seluruh rangkaian kegiatan penulisan makalah diharapkan dapat memantapkan pemahaman mengenai mineral tembaga dalam dunia pertambangan.
2. Manfaat Akademis
Bagi civitas akademika Universitas Negeri Padang, makalah ini diharapkan dapat menjadi dokumen yang berguna untuk dijadikan acuan pembelajaran bagi mahasiswa.
BAB II PEMBAHASAN
Tembaga adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Cu dan nomor atom 29.Lambangnya berasal dari bahasa Latin Cuprum.Tembaga merupakan konduktorpanas dan listrik yang baik.Selain itu unsur ini memiliki korosi yang cepat sekali.Tembaga murni sifatnya halus dan lunak, dengan permukaan berwarna jingga kemerahan.Tembaga dicampurkan dengan timah untuk membuat perunggu.Logam ini dan aloinya (campuran) telah digunakan selama empat hari. Di era Roma, tembaga umumnya ditambang di Siprus, yang juga asal dari nama logam ini (сyprium, logam Siprus), nantinya disingkat jadi сuprum). Ikatan dari logam ini biasanya dinamai dengan tembaga(II).
Ion Tembaga(II) dapat berlarut ke dalam air, dimana fungsi mereka dalam konsentrasi tinggi adalah sebagai agen anti bakteri, fungisi, dan bahan tambahan kayu. Dalam konsentrasi tinggi maka tembaga akan bersifat racun, tapi dalam jumlah sedikit tembaga merupakan nutrien yang penting bagi kehidupan manusia dan tanaman tingkat rendah. Di dalam tubuh, tembaga biasanya ditemukan di bagian hati, otak, usus, jantung, dan ginjal
Tembaga telah digunakan sejak 10.000 tahun yang lalu, tapi lebih dari 96% dari jumlah yang ditambang baru diekstraksi setelah 1900. Cadangan tembaga di bumi pun masih amat besar (sekitar 1014 ton), atau cukup untuk 5 juta tahun dengan kecepatan ekstraksi saat ini.Meski begitu, hanya sebagian kecil saja dari jumlah ini yang bernilai ekonomis, dengan teknologi dan harga jual saat ini. Beberapa estimasi mengatakan bahwa cadangan yang ada hanya cukup untuk 25 sampai 60 tahun lagi, tergantung dari seberapa besar peningkatan penggunaannya. Daur ulang tembaga merupakan salah satu sumber utama.
A. Genesa Tembaga
Genesa endapan bijih tembaga secara garis besar dapat dibagi 2 (dua) kelompok, yaitu genesa primer dan genesa sekunder.
1. Genesa Primer
Proses genesanya berada dalam lingkungan magmatik, yaitu suatu proses yang berhubungan langsung dengan intrusi magma. Berikut skema mekanisme ganesa primer.
Gambar 1. Skema mekanisme genesa primer Magma mengkrist al terbentuk Batuan beku ataumineral Magma Magma naik ke permukaan bumi melalui rekahan-rekahan tanah/batuan sebagian sebagian terbentuk k Terowongan atau intrusi dalam tanah Magma sampai di permukaan bumi, tekanan magma berkurang, temperature turun Bahan volatile terlepas Bahan non-volatile terinjeksi terbentuk Endapan pegmatiet Endapan hidrotermal
Endapan pegmatite sering dijumpai berhubungan dengan batuan plutonik tapi umumnya granit yang kaya akan unsur alkali, aluminium, kuarsa dan beberapa muskovit dan biotit.
Endapan hidrotermal merupakan endapan yang terbentuk dari proses pembentukan endapan pegmatite lebih lanjut, dimana larutan bertambah dingin dan encer. Ciri khas endapan hidrotermal adalah urat yang mengandung sulfida yang terbentuk karena adanya pengisian rekahan (fracture) atau celah pada batuan semula, rendah, tersebar relatif merata dengan jumlah cadangan yang besar.Endapan bahan galian ini erat hubungannya dengan intrusi batuan Complex Subvolcanic Calcaline yang bertekstur porfitik, membentuk endapan tembaga porfiri.
Endapan porfiri adalah endapan mineral yang terjadi akibat suatu intrusi memiliki kadar rendah namun tersebar merata, yang kemudian terjadi kontak dengan batuan samping yang menyebabkan terjadinya mineralisasi, dan merupakan endapan penghasil tembaga terbesar yaitu lebih dari 50%. Sifat susunan mineral bijih endapan tembaga porfiri adalah:
a. Mineral utama, terdiri: pirit, kalkopirit dan bornit.
b. Mineral ikutan, terdiri: magnetit, hematite, ilmenit, rutil, enrgit, kubanit, kasiterit, kuebnit dan emas.
c. Mineral sekunder, terdiri: hematite, kovelit, kalkosit, digenit dan tembaga natif.
2. Genesa Sekunder
Proses genesanya melalui proses ubahan (alteration) yang terjadi pada mineral-mineral urat (vein) terutama tembaga yang bersifat tidak stabil bila terkena pengaruh air dan udara. Mineral sulfida yang terdapat di alam mudah sekali mengalami perubahan.Mineral yang mengalami oksidasi dan berubah menjadi mineral sulfida kebanyakan mempunyai sifat larut dalam air. Akhirnya didapatkan suatu massa yang berongga terdiri dari kuarsa berkarat yang disebut
Gossan (penudung besi). Sedangkan material logam yang terlarut akan mengendap kembali pada kedalaman yang lebih besar dan menimbulkan zona pengayaan sekunder.
Pada zona diantara permukaan tanah dan muka air tanah berlangsung sirkulasi udara dan air yang aktif, akibatnya sulfida-sulfida akan teroksidasi menjadi sulfat-sulfat dan logam-logam dibawa serta dalam bentuk larutan, kecuali unsur besi. Larutan mengandung logam tidak berpindah jauh sebelum proses pengendapan berlangsung. Karbon dioksit akan mengendapkan unsur Cu sebagai malakit dan azurit. Disamping itu akan terbentuk mineral lain seperti kuprit, gunative, hemimorfit dan angelesit. Sehingga terkonsentrasi kandungan logam dan kandungan kaya bijih.
Apabila larutan mengandung logam terus bergerak ke bawah sampai zona air tanah maka akan terjadi suatu proses perubahan dari proses oksidasi menjadi proses reduksi, karena bahan air tanah pada umumnya kekurangan oksigen. Dengan demikian terbentuklah suatu zona pengayaan sekunder yang dikontrol oleh afinitas bermacam logam sulfida.
Logam tembaga mempunyai afinitas yang kuat terhadap belerang, dimana larutan mengandung tembaga (Cu) akan membentuk seperti pirit dan kalkopirit yang kemudian menghasilkan sulfida-sulfida sekunder yang sangat kaya dengan kandungan mineral kovelit dan kalkosit. Dengan cara seperti ini terbentuk zona pengayaan sekunder yang mengandung konsentrasi tembaga berkadar tinggi bila dibanding bijih primer.
B. Persebaran Tembaga di Indonesia
Gambar 2. Persebaran Mineral Tembaga di Indonesia
Berdasarkan gambar diatas, dapat dilihat persebaran tembaga di indonesia, dari pulau Sumatera sampai Papua. Menurut Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Mineral & Batubara (2003) potensi tembaga terbesar yang dimiliki Indonesia terdapat di Papua.Potensi lainnya menyebar di Jawa Barat, Sulawesi Utara, dan Sulawesi Selatan.
C. Penambangan Tembaga
Menurut Sukandarrumidi (2009), penambangan dilakukan dengan cara tambang terbuka (open pit), apabila endapan bijih ditemukan tidak terlalu dalam. Dapat juga dilakukan dengan penambangan dalam (underground) dengan membuat terowongan atau pengangkutan dengan menggunakan alat-alat berat.
Khusus untuk tambang tembaga Grasberg dan Batu Hijau (Indonesia) adalah tipe porfiri. Cebakan tembaga tipe porfiri mempunyai dimensi besar dan kadar relatif rendah sehingga atas pertimbangan keekonomian, penambangan hanya
dapat dilakukan dengan cara tambang terbuka (open pit mining). Pengupasan lapisan penutup (overburden) dan penambangan bijih dilakukan dengan sistem jenjang (benches).Cebakan bijih tembaga yang sangat tebal memerlukan banyak jenjang, dengan lebar dan tinggi jenjang diupayakan untuk dapat menahan batuan yang berhamburan saat peledakan, dan menyediakan ruang gerak yang memadai untuk alat pembongkar (excavator) dan unit pemuat (haulage).
Gambar dibawah ini adalah contoh metode penambangan terbuka yaitu tambang Batu Hijau, Sumbawa, Nusa Tenggara Barat.
Gambar 3. Tambang Batu Hijau, Sumbawa, NTB dengan cara tambang terbuka
Tahapan eksploitasi tambang terbuka tembaga: 1. Pengeboran
Pengeboran merupakan tahap awal untuk menghasilkan lubang siap ledak (blast holes).Lubang siap ledak kemudian diledakkan dengan menggunakan bahan peledak yang sudah ditentukan di bagian peledakan (blasting group) untuk menghasilkan material hancur hasil peledakan
(broken muck) yang selanjutnya digali oleh alat gali dan dimuat oleh alat angkut (dump truck). Tahapan inti dalam proses pengeboran adalah:
a. Persiapan dan pembersihan lokasi pengeboran
Kegiatan utamanya adalah menyiapkan rencana lokasi pengeboran yang rata untuk mesin bor, membuat tanggul yang aman untuk memisahkan posisi mesin bor dari alat lainnya, dan membersihkan batas material atau lumpur dari sisa peledakan sebelumnya.Disini ditentukan tanda batas lokasi pengeboran yang umumnya berbentuk kotak/persegi empat atau berbatasan langsung dengan hasil peledakan yang sudah dilakukan sebelumnya. Proses persiapan dan pembersihan lokasi pengeboran dengan menggunakan dozer Caterpillar seri D10 atau seri D11.
Gambar 4. Pembersihan lokasi pemboran
b. Pelaksanaan pengeboran produksi
Pengeboran dilakukan dengan menggunakan mesin bor. Pola pengeboran bisa menggunakan “pola pengeboran manual” atau “pola pengeboran dengan sistem Aquila”.Pola pengeboran manual
menggunakan patok-patok kayu sebagai tanda posisi lubang yang harus dibor yang diletakkan di tanah dan dilengkapi dengan keterangan survey mengenai kedalaman lubang yang harus dibor.Sementara pengeboran dengan sistem Aquila sudah terpasang pada semua mesin bor mengandalkan sistem pandu satelit (Global Positioning System atau GPS) yang terhubung langsung ke antenna mesin bor untuk memandu operator mengikuti pola dan kedalaman pengeboran.
Gambar 5. Proses pemboran
Setelah proses pengeboran, mesin bor dipindahkan ke lokasi pengeboran lainnya atau menunggu sampai proses peledakan lubang bor tersebut selesai. Pemindahan mesin bor untuk jarak lebih dari 500 meter diangkut dengan alat bantu yang disebut mesin lowboy.
2. Peledakan
Setelah lubang bor dibuat, juru ledak akan memeriksa setiap lubang bor untuk memastikan kedalaman lubang tersebut sebelum dilakukan pengisian bahan peledak (explosive). Setelah lubang disetujui, lubang diisi
dengan primer (detonator+booster) dan bahan peledak sesuai dengan kandungan air di dalamnya.
Gambar 6. Pengisian lubang ledakan dengan explosive berupa Powergel.
3. Penggalian
Proses penggalian dilakukan dengan menggunakan alat gali atau shovel untuk menggali material hasil peledakan atau material lepas yang berupa bijih atau batuan penutup.
Gambar 7. Proses penggalian tembaga
Ada dua jenis shovel yang digunakan dalam operasi penambangan tambang tembaga: yaitu:
a. Shovel listrik, yaitu alat gali yang digerakkan dengan tenaga listrik. b. Shovel hidraulik, yaitu alat gali yang digerakkan dengan sistem
hidraulik.
Ada dua metode proses penggalian, yaitu:
a. Single side loading, yaitu metode penggalian di mana ketika menerima muatan, truk berada pada satu sisi shovel. Dengan demikian ketika salah satu truk sedang diberi muatan, truk kedua dalam posisi antri atau pre-spot. Hidraulik shovel umumnya menggunakan metode single side loading dan dilakukan di sisi kiri shovel. Shovel listrik dilakukan bila loading area hanya bisa untuk maneuver satu truk saja.
b. Double side loading, yaitu metode penggalian di mana ketika menerima muatan, truk berada pada kedua sisi shovel sehingga ketika salah satu truk sedang diberi muatan, truk kedua berada pada posisi menerima muatan di sisi lain. Metode ini pada umumnya diterapkan untuk shovel listrik dengan lebar area loading yang memenuhi syarat dua kali radius putar truk yang ditugaskan di shovel tersebut.
4. Pengangkutan
Bijih atau batuan penutup yang sudah digali kemudian diangkut ke dalam alat angkut yang dikenal sebagai truk angkuttambang (dump truck). Setelah dilakukan pengisian oleh shovel, truk akan menuju ke tempat pembuangan yang telah ditentukan sesuai dengan materialnya. Jika truk mengangkut bijih, material yang diangkut akan dibuang ke crusher bijih atau stockpile bijih. Jika material yang diangkut adalah bahan penutup, material akan dibuang ke crusher overburden (OHS:Overburden Handling System) atau ke overburden pump.
5. Penggerusan bijih atau batuan
Saat ini Grasberg ditambang dengan metode tambang terbuka. Namun karena bukaan yang semakin dalam, sekitar tahun 2015, cara penambangan akan diubah menjadi tambang bawah tanah. Jika semua terwujud, tambang bawah tanah Grasberg akan menjadi salah satu yang terbesar.
D. Kegunaan Tembaga
Tembaga dapat digunakan sebagai bahan untuk kabel listrik dan kumparan dinamo. Tembaga juga bisa dipadukan, paduan tembaga 70% dengan seng 30% disebut kuningan, sedangkan paduan tembaga 80% dengan timah putih 20% disebut perunggu. Perunggu yang mengandung sejumlah fosfor seringdigunakan dalam industri arloji dan galvanometer.Kuningan berwarna seperti emas sehingga banyak digunakan sebagai perhiasan atau ornamen-ornamen.Sedangkan perunggu banyak dijadikan sebagai perhiasan dan digunakan pada seni patung.Tembaga juga digunakan sebagai bahan penahan untuk bangunan dan beberapa bagian dari kapal. Dan, serbuk tembaga digunakan sebagai katalisator untuk mengoksidasi metanol menjadi metanal.
E. Pengolahan Tembaga
Pengolahan bijih tembaga melalui beberapa tahap, yaitu: 1. Pengapungan (flotasi)
Proses pengapungan atau flotasi di awali dengan pengecilan ukuran bijih kemudian digiling sampai terbentuk butiran halus. Bijih yang telah dihaluskan dimasukkan ke dalam campuran air dan suatu minyak tertentu.Kemudian udara ditiupkan ke dalam campuran untuk menghasilkan gelembung-gelembung udara. Bagian bijih yang mengandung logam yang tidak berikatan dengan air akan berikatan dengan minyak dan menempel pada gelembung-gelembung udara yang kemudian mengapung ke permukaan. Selanjutnya
gelembung-gelembung udara yang membawa partikel-partikel logam dan mengapung ini dipisahkan kemudian dipekatkan.
2. Pemanggangan
Bijih pekat hasil pengapungan selanjutnya dipanggang dalam udara terbatas pada suhu dibawah titik lelehnya guna menghilangkan air yang mungkin masih ada pada saat pemekatan dan belerang yang hilang sebagai belerang dioksida.
Campuran yang diperoleh dari proses pemanggangan ini disebut calcine, yang mengandung Cu2S, FeO dan mungkin masih mengandung sedikit FeS. Setelah itu calcine disilika guna mengubah besi(II) oksida menjadi suatu sanga atau slag besi(II) silikat yang kemudian dapat dipisahkan. Reaksinya sebagai berikut.
Tembaga(I) sulfida yang diperoleh pada tahap ini disebut matte dan kemungkinan masih mengandung sedikit besi(II) sulfide
3. Reduksi
Cu2S atau matte yang yang diperoleh kemudian direduksi dengan cara dipanaskan dengan udara terkontrol, sesuai reaksi
2Cu2S(s) + 3O2(g) ―→ 2Cu2O(s) + 2SO2(g) Cu2S(s) + 2Cu2O(s) ―→ 6Cu(s) + SO2(g)
Tembaga yang diperoleh pada tahap ini disebut blister atau tembaga lepuhan sebab mengandung rongga-rongga yang berisi udara
4. Elektrolisis
Blister atau tembaga lepuhan masih mengandung misalnya Ag, Au, dan Pt kemudian dimurnikan dengan cara elektrolisis. Pada elektrolisis tembaga
kotor (tidak murni) dipasang sebagai anoda dan katoda digunakan tembaga murni, dengan elektrolit larutan tembaga(II) sulfat (CuSO4). Selama proses elektrolisis berlangsung tembaga di anoda teroksidasi menjadi Cu2+ kemudian direduksi di katoda menjadi logam Cu.
Katoda : Cu2+(aq) + 2e → Cu(s) Anoda : Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e
Pada proses ini anoda semakin berkurang dan katoda (tembaga murni) makin bertambah banyak, sedangkan pengotor-pengotor yang berupa Ag, Au, dan Pt mengendap sebagai lumpur.
Berikut ini adalah gambar bagan skema pengolahan mineral tembaga dengan beberapa tahapan pengolahan secara kimia.
BAB III PENUTUP
A. Kesimpulan
Adapun kesimpulan dari pembahasan diatas adalah :
1. Tembaga adalah logam mulia yang terbentuk dari proses magmatic dan alterasi magma
2. Potensi sumberdaya tembaga di Indonesia terbesar terdapat di Papua
3. Sistem penambangangan mineral tembaga dapat dilakukan secara open pit dengan menggunakan sistem jenjang mulai dari kegiatan pemboran, peledakan, penggalian, pengangkutan hingga penggerusan
4. Kegunaan tembaga pada umumnya terdapat dalam pembuatan kabel, selain itu unsur tembaga juga terdapat dalam perhiasan dan patung
5. Proses pengolahan tembaga terdiri dari proses pengapungan, pemanggangan, reduksi dan elektrolisis
B. Saran
Tembaga merupakan salah satu sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui.Oleh karena itu, pemanfaatannya harus secara bijak.Begitu juga dengan sistem penambangannya.Hendaknya harus direncanakan dengan baik agar tidak menimbulkan dampak negatif seperti dampak buruk terhadap lingkungan.
DAFTAR PUSTAKA
Astrid Herawati.2013. Makalah Sumber Daya Alam Tembaga.Malang.Universitas Brawijaya
Ferdy Maisa. 2012. Makalah Tembaga (www.ferdymp.blogspot.com, online,diakses pada 18 November 2014).
Seno Kramadibrata.Mineral dan Proses Pengembangan Sumberdaya Mineral. Bandung: ITB
